[發明專利]傳動系統的連接機構

在審

• 申請號: 201310123184.6
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103912592A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: D·希爾德;D·斯科特;G·約翰斯通
• 申請（專利權）人: 諾邁士科技有限公司
• 主分類號: F16D1/02
• 分類號: F16D1/02;F03D11/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟

技術領域

本發明涉及用于風力或水力渦輪機的動力傳輸系統。更具體地說，本發明涉及在渦輪機主軸和齒輪箱輸入部件之間的連接機構。

背景技術

風力渦輪機傳動系統通常包括氣動轉子，該轉子被支撐在主軸上并進而連接到增速齒輪箱上，齒輪箱通常包括多個行星狀的和/或平行的齒輪級。這種齒輪箱的輸出接下來通過另一根軸連接到發電機上，該發電機產生電輸出。

該齒輪箱是渦輪機的機械傳動系統中最復雜的部分，從而組件在渦輪機的使用壽命內發生故障的可能性是顯著的。雖然可以就地進行一些修理操作，但是通常有利地是采用另一個單元來更換整個齒輪箱。原來的齒輪箱可隨后在操作員方便時在比風力渦輪機機艙更適合這種工作的工廠中進行翻新。

由于重型起重裝備、特別是離岸設施的成本，因此用最少的時間、人力和工具完成更換齒輪箱是有利的。

隨著風力渦輪機的尺寸增加，由于要傳輸非常高的扭矩，因此主軸和齒輪箱輸入部件之間的連接變得日益具有挑戰性。連接這兩個組件的普通的方法需要大量的空間，并且裝配費時。

連接主軸和齒輪箱的一個常用的方法是使用由螺栓連接的、或由螺栓和定位銷的混合機構連接的一對法蘭來連接。摩擦修正化合物有時也用于處理配合表面，以增加接合處的扭矩容量。

用于傳遞扭矩的另一種方法是通過過盈配合。這可以通過熱膨脹、使用高壓油、或通過使用“收縮盤”組件進行裝配，在“收縮盤”組件中，多個螺栓的收緊強迫兩錐形表面聚在一起，以產生徑向力。

轉動機械的連接機構還通常由花鍵構成，其包含從一個組件徑向向外凸起的齒的式樣，和從另外一個組件徑向向內凸起的相應的齒的式樣用以和第一組齒接合。根據這些齒的形狀和尺寸，這樣的聯接可以基本上是剛性的，或者它可允許以一定角度繞著垂直于主軸的軸線的轉動，和沿主軸線的線性運動。

在大型風力渦輪機中，螺栓的連接必須包括非常大數量的螺栓，以達到所需的扭矩容量。此外，必須將這些螺栓張緊得很精確，通常使用液壓張緊裝置。這使得連接或斷開齒輪箱的過程非常耗時，并造成了高風險的不正確的張緊過程，從而導致不理想的連接。最后，螺栓連接的法蘭所需的大直徑可能會造成包裝困難。

使用過盈配合的連接機構在裝配上面臨著類似的困難，需要精心對準和使用額外的設備。在使用收縮盤的情況下，這將包括液壓地張緊螺栓環的需求。

同樣，花鍵聯接機構需要精確對準來實現無捆綁地裝配。

公開的本發明提供了一種用于在主軸與齒輪箱輸入部件之間傳輸扭矩的可選擇的布置，其可以比前面描述的布置更容易地裝配和拆卸。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種用于增加風力渦輪機轉子的轉動速度的動力傳輸系統，包括：構造成由轉子繞主軸線驅動的主軸；包括齒輪箱輸入部件的齒輪箱；和連接齒輪箱輸入部件到主軸的聯接元件。所述聯接元件包括：與主軸相關聯的第一配合表面和與齒輪箱輸入部件相關聯的第二配合表面。其中一個配合表面包括軸向延伸的凸部，另一個配合表面包括軸向延伸的凹部，從而在使用中，所述配合表面互鎖，以在主軸和齒輪箱輸入部件之間傳輸扭矩。這樣的布置意味著主軸可以傳遞扭矩到齒輪箱輸入部件，并且這樣的連接機構比前面描述的布置更容易裝配和拆卸。

優選地，動力傳輸系統另外包括連接在主軸和齒輪箱輸入部件之間的中間部件。至少一個配合表面形成該中間部件上。這有利地降低直接在主軸端部上或在齒輪箱輸入部件上形成配合表面的復雜性。

優選地，多個螺栓連接主軸和齒輪箱輸入部件。這種聯接布置用來傳輸扭矩，這意味著，螺栓的數量以及它們必須被張緊的精度和常規的螺栓接合相比得到降低，從而可大幅度地減小裝配連接機構的時間。

優選地，所述中間部件通過過盈配合連接到主軸。雖然過盈配合接合的裝配是一個復雜的過程，但是在更換齒輪箱時，不需要拆卸該接合以從齒輪箱輸入部件上斷開主軸。

優選地，所述中間部件由徑向/筒式類型的花鍵接合而連接到主軸。這實現了垂直于主軸線方向上的運動和圍繞垂直于主軸線的軸線的角度偏差。

優選地，所述中間部件通過過盈配合連接到齒輪箱輸入部件。雖然過盈配合接合的裝配是一個復雜的過程，但是在更換齒輪箱時，不需要拆卸該接合以從齒輪箱輸入部件上斷開主軸。

優選地，所述中間部件通過徑向/筒式類型的花鍵接合連接到齒輪箱輸入部件。這實現了垂直于主軸線方向上的運動和圍繞垂直于主軸線的軸線的角度偏差。